JPH06313403A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ フロントアタッチメントとしてのブーム、ア
ーム、作業工具を油圧シリンダで作動させる建設機械に
おいて、このフロントアタッチメントに静的な過負荷を
作用させる操作をしたとき、その時の作業姿勢によって
は油圧シリンダの保持力が不足することがあるのを補う
油圧回路を提供する。 ［構成］ 油圧切換弁に供給される圧油の圧力を設定す
るメインリリーフ弁と、油圧シリンダの油室に通じる管
路の圧力を設定するオーバロードリリーフ弁とを備え、
該オーバロードリリーフ弁の設定圧力をメインリリーフ
弁のそれよりも若干高く設定するとともに、各リリーフ
弁には上記リリーフ圧力の設定手段の他に外部からの信
号が作用すると、所定値だけ設定圧力を昇圧させる受信
部を設け、該受信部には信号手段からの信号を同時に導
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は建設機械の作業装置、
例えば、油圧バックホウにおけるブーム・アームなどを
作動させる油圧シリンダの回路圧を、その時の作業内容
に応じて、より効果的な値に昇圧せしめる手段を具備す
る油圧回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば油圧ショベルのよう
に、ブーム・アームなどの関節式支持部材の先端部にバ
ケットなどの作業工具を取り付けてなるフロントアタッ
チメントを機体の先端部に枢支し、それらを相互に回動
させるには油圧ポンプからの圧油を油圧切換弁で切換え
て油圧シリンダに供給し、その伸縮によって行なう。こ
の種の建設機械においては、作業中の負荷変動が予想外
に大きいためにフロントアタッチメント構成部材の各部
ならびに機体に過負荷が発生することを防止する目的
で、油圧ポンプの吐出側圧力が所定値以上にならないよ
うに制限するメインリリーフ弁を該ポンプの吐出側管路
の途中に設けるとともに、油圧切換弁が中立位置にある
とき、前記フロントアタッチメントに何等かの原因で外
力が作用し、油圧シリンダの油室に異常高圧が発生する
ことを防止する目的で、該油室に通じる管路の途中に、
メインリリーフ弁の設定圧力よりも若干高い圧力値に設
定したオーバロードリリーフ弁を、必要に応じ設けタン
クに通じておくことにより異常圧の発生を防止してい
る。

【０００３】ところが、図４に示すような油圧バックホ
ウにより地面下を掘削する作業について述べるに、この
油圧バックホウのフロントアタッチメントは、ブームシ
リンダ１６の伸縮により上下に回動するブーム４１と、
該ブーム４１の先端部に枢支されアームシリンダ１５の
伸縮により回動するアーム４２と、該アーム４２の先端
部に枢支されバケットシリンダ４４の伸縮作用がリンク
機構を介して作動させるバケット４３とから構成してあ
り、これらブーム４１、アーム４２、バケット４３を適
宜組合わせ作動させて図の如く地面下の掘削を行なう。
このときの各シリンダの伸縮出力は，平均的な掘削対象
物に対しての機体のバランス、フロントアタッチメント
各部に加わる動的な繰返し負荷を考慮して決定する必要
があることから、各シリンダ油室の有効受圧面積と前述
のメインリリーフ弁のリリーフ圧力の設定をしてある。

【０００４】しかしながら、図４に１例を示すように、
掘削作業中において地中に埋もれた玉石４５などのよう
に、平均的な最大掘削抵抗を僅かに超えるため、バケッ
ト４３の爪先の掘起し力が，いま少し不足するといった
状態が実用面では往往にしてある。このような状態のと
きの玉石４５の取除きでは爪先に静的な力の増加さえあ
れば、この力で玉石４５の地切り工程は容易にでき、そ
の後は直ちに掘削抵抗は低下し動的な大きな掘削反力は
発生しないで通常の掘削力で十分処理できるものである
から、アームシリンダ１５、ブームシリンダ１６、バケ
ットシリンダ４４のそれぞれの油室に作用する最大圧力
を決定するメインリリーフ弁の設定値を瞬間的に昇圧さ
せれば玉石４５の地切りは可能であり、その時のフロン
トアタッチメントなどに及ぼす負荷は，おおむね静的
で、しかも短時間で頻度も低いものであるから、構成部
材の強度、耐久性上も何ら問題とならない。

【０００５】上記のメインリリーフ弁の設定値を、ある
瞬間のみ昇圧させてフロントアタッチメントの静的な作
動力を増大させる目的の従来技術による油圧回路の１例
を示すと、図５に示すものがある。図において、第１ポ
ンプ１の吐出圧油は管路１１を通り切換弁４，５，６な
どで構成する一方の切換弁群に流入し、第２ポンプ２の
吐出圧油は管路１２を通り切換弁７，８，９などで構成
する他方の切換弁群へ流入し、各切換弁を操作すること
により、これに連なるそれぞれのアクチュエータを作動
させる。３はパイロットポンプで切換弁４，５，６，
７，８，９などを遠隔操作するリモートコントロール弁
２１，２２を含む主として操作系の油圧源である。１５
はア−ムシリンダ、１６はブームシリンダで、それぞれ
の油室には切換弁５，８から管路が接続してあって、そ
の圧油により作動するものであり、また、他の切換弁
４，６，７，９からも同様に他のアクチュエータへ管路
が接続してあるのであるが、それらの図示は省略する。

【０００６】３７，３８はアームシリンダ１５の油室と
切換弁５とを接続する管路の途中からタンク１０にバイ
パスする位置に設けたオーバロードリリーフ弁、３９，
４０はブームシリンダ１６の油室と切換弁８とを接続す
る管路の途中からタンク１０にバイパスする位置に設け
たオーバロードリリーフ弁で、ともに、切換弁５または
８が中立位置にあるときフロントアタッチメントに外力
が作用してシリンダの油室に異常圧力が発生しようとす
ると、管路から圧油をタンク１０へと流出させてフロン
トアタッチメントの破損を防止する役目をするが、通常
の作動圧力ではバイパスしないように、第１、第２ポン
プ１，２からの調整された作動圧力よりも若干高い圧力
に設定してある。

【０００７】１３，１４はそれぞれ管路１１，１２の圧
力が所定値を超えることのないよう調整するメインリリ
ーフ弁で、その調整値は通常の作業中においては、アー
ムシリンダ１５、ブームシリンダ１６、バケットシリン
ダ４４などを含む各種アクチュエータの作動力が、通常
の平均的な掘削作業に支障なく、また、動的は繰返し作
動負荷によってもブーム４１、アーム４２その他、油圧
バックホウ構成部材の強度、耐久性上においても安全な
範囲となる様に設定されているほか、前述した玉石４５
の地切りをする時のように、静的な瞬発力を要するとき
には、該リリーフ弁１３，１４は受信部を有しており、
これに外部からの信号が作用するとその設定圧力は、前
記したオーバロードリリーフ弁３７，３８，３９，４０
の設定圧力またはそれに近い値にまで昇圧する機能を備
えている。そうして、外部信号としては、運転者が作業
状況を判断し必要に応じ、運転席近くに備えたスイッチ
４６を操作して電源からの回路を閉路することにより発
生する信号を、信号回路２６により受信部に導いてある
ので、自由に昇圧操作ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した油圧バックホ
ウの如き建設機械は、フロントアタッチメントを上部旋
回体とともに自由に旋回させたり、ブーム・アームを回
動させてアーム先端部の高さ、作業半径を目的の位置に
確実に設定することが容易であることから、図３に示す
ように掘削作業にともない発生する機材のつり込み、引
き抜き作業など広範囲の作業分野に利用され、また、そ
の時の作業形態は通常の掘削作業が動的負荷であるのに
対し、おおむね静的負荷状態で使用されるものである。

【０００９】かかる作業においてフロントアタッチメン
トを図の実線で示す位置からブームシリンダ１６を伸長
させブーム４１をアーム４２とともに上昇させてゆき、
仮想線で示す姿勢にしてゆくと、アーム４２の先端部の
負荷で発生する負荷モーメントは、その時の姿勢におけ
るアーム４２の水平有効長さに比例して変化してゆき、
該アーム４２が水平に近づくに従い水平有効長さはｌか
らそれよりも大きいｌ１となる。その結果、負荷モーメ
ントは増大しアームシリンダ１５には次第に大きな伸長
力が作用し、その油室の圧力は上昇し、その圧力が先に
述べたオーバロードリリーフ弁３８の設定圧力になる
と、アーム４２のブーム４１に対する相対角度が保持し
きれなくなり、アーム先端部はブーム４１の上昇にもか
かわらず、それ程上昇しないか、途中で下降を始めて作
業が不能となる。この傾向はブーム４１に対するアーム
４２の相対角度が小さい程、また、前記したメインリリ
ーフ弁１３、１４を昇圧させたときに多く発生するもの
であって、この発明は上記のような作業における不具合
をなくする油圧回路を提供し、併せて通常の最大負荷以
上の状態での常用を防止することを課題とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題解
決のため、次のような手段を講ずる。すなわち、フロン
トアタッチメントのアクチュエータ作動用油圧切換弁へ
油圧ポンプから供給する圧油が所定値を超えないように
調整するメインリリーフ弁と、油圧切換弁に連なるアク
チュエータの油室と該弁とを接続する管路の途中に設
け、該管路に異常圧が発生することを防止するためのオ
ーバロードリリーフ弁とを設け、通常の作業時には該オ
ーバロードリリーフ弁の設定圧力は上記メインリリーフ
弁の設定圧力よりも若干高く設定する圧力設定手段を設
けるとともに、それらの各リリーフ弁には上記通常の圧
力設定手段の他に、外部信号が作用すると設定圧力が所
定値だけ昇圧する機能を有する受信部を設け、該受信部
へは自動復帰式の信号発信手段からの信号を導く。

【００１１】

【作用】アクチュエータによりフロントアタッチメント
を作動させて作業をするとき、予想以上の作業抵抗が発
生し、これを克服するための瞬発力が不足するようなと
きは、自動復帰式の信号発信手段を操作し油圧切換弁を
切換えると、該信号発信手段からの信号は、その操作中
のみオーバロードリリーフ弁ならびにメインリリーフ弁
の受信部に作用し、それぞれのリリーフ弁の設定圧力を
所定値だけ昇圧させる。昇圧後も、オーバーロードリリ
ーフ弁の設定圧力はメインリリーフ弁のそれよりも若干
高く設定されるので、フロントアタッチメントの作動瞬
発力は昇圧値に比例して通常の作動力よりも大きくな
り、オーバロードリリーフ弁での保持力も高まる。ま
た、信号発信手段から手を離すと自動復帰して発信はな
くなり、元の通常の設定圧力となるので過負荷状態での
作業を継続することは、おのずからなくなり、フロント
アタッチメント、機体の強度・耐久性に悪影響を及ぼす
こともない。

【００１２】

【実施例】この発明の実施例を図に基づいて詳述する。
図１、図２はこの発明にかかる油圧回路を示す系統図で
あり、図１は第１の実施例、図２は第２の実施例を示
す。これらの図において、図５により説明した従来技術
と同一部分には同一符号を付し、従ってそれらの説明は
省略する。

【００１３】先づ、第１の実施例である図１について説
明する。図中、１７，１８は切換弁５とアームシリンダ
１５の各油室とを接続するそれぞれの管路から分岐し、
タンク１０に通じる管路の途中に、また、１９，２０は
切換弁８とブームシリンダ１６の各油室とを接続するそ
れぞれの管路から分岐し、タンク１０に通じる管路の途
中に設けたオーバロードリリーフ弁であり、これらのオ
ーバロードリリーフ弁１７，１８，１９，２０には、所
定のリリーフ圧力設定手段の他に、外部からの電気信号
が作用すると、その設定圧力を所定値だけ昇圧させる機
能を有する受信部１７’，１８’，１９’，２０’をそ
れぞれ備えている。また、メインリリーフ弁１３，１４
には上記と同様、所定のリリーフ圧力設定手段の他に、
外部からの電気信号が作用すると、その設定圧力を所定
値だけ昇圧させる機能を有する受信部１３’，１４’を
備えている。さらに、上記オーバロードリリーフ弁１
７，１８，１９，２０の昇圧前の初期設定圧力は、メイ
ンリリーフ弁１３，１４のそれよりも若干高く設定して
ある。また、それぞれの受信部１７’，１８’，１
９’，２０’，１３’，１４’に外部からの電気信号が
作用したときの所定の昇圧値は、おおむね等しくなるよ
うにしてある。

【００１４】２３はリモートコントロール弁２２用操作
レバーのグリップ部に設けた自動復帰式の押釦スイッチ
で、この押釦スイッチ２３を押込んでいる間のみ、電源
からの電気信号が、信号回路２６，２７を介して前記各
リリーフ弁の受信部１７’，１８’，１９’，２０’，
１３’，１４’へ同時に供給される如くした信号手段を
形成している。なお、この実施例においては、上記信号
手段の押釦スイッチ２３をリモートコントロール弁２２
側に設けているが、その位置はこれに限定されるもので
はなく、例えばリモートコントロール弁２３側またはグ
リップ側面など自由に選定することができるのは当然で
あるが、要はフロントアタッチメント操作中において容
易に押釦スイッチ２３の開閉ができる位置にあればよ
い。また２４は主として操作系などの油圧源圧力を常時
一定圧力に維持するためのリリーフ弁、２５は該リリー
フ弁２４の作用により調圧されたパイロット油圧源をリ
モートコントロール弁２１，２２などの一次圧油として
供給する管路である。

【００１５】以上の構成からなるこの発明の第１の実施
例の作動について説明する。油圧バックホウを例とし、
通常の掘削作業をするときは押釦スイッチ２３に触れる
ことなく運転操作をすることにより、この機械の通常の
能力であるところの、メインリリーフ弁１３，１４で決
定される通常の設定圧力の範囲内のフロントアタッチメ
ントの作動力は発揮でき、また、上記設定圧力よりも若
干高い圧力で設定されたオーバロードリリーフ弁１７，
１８．１９，２０により各アクチュエータの保持力は確
実で、かつ、切換弁が中立のときに過大な動的外力がフ
ロントアタッチメントに作用したときにも、該アタッチ
メント、機体の構成部材を保護する。

【００１６】次いで、従来技術で述べた図４に示すよう
に掘削作業中の土中の玉石４５の地切りのときは勿論で
あるが、図３にて示すようにアーム４２の先端に負荷が
作用したままブームシリンダ１６を伸長してブーム４１
を上昇させるような静的であり、かつ、短時間、より一
層の作動力が要求されるような作業のときは、操作レバ
ーグリップ上の押釦スイッチ２３を押込んだままブーム
４１を上昇させると、電源からの電気信号が、該スイッ
チ２３、信号回路２６、２７を介して各リリーフ弁の受
信部１７’，１８’，１９’，２０’，１３’，１４’
に作用し，それぞれのリリーフ設定圧力を所定値だけ上
昇させる。この結果、ブーム４１，アーム４２などの最
大作動力ならびに保持力はおおむね同じ比率で上昇する
から、作業姿勢の如何にかかわらずアームシリンダ１５
が、その負荷モーメントに対抗しきれずアーム４２が下
降するといった不具合は起らない。

【００１７】次に、この発明の第２の実施例を図２に基
づいて説明するが、この系統図が図１に示すそれと異る
点はメインリリーフ弁とオーバロードリリーフ弁の昇圧
作動方式とこれにともなう付属の信号発信手段が異るの
みで、機能や作用については第１の実施例と同じであ
る。すなわち、図において２８，２９はメインリリーフ
弁、３０，３１，３２，３３はオーバロードリリーフ弁
であり、各リリーフ弁には第１の実施例と同様、それぞ
れ受信部２８’，２９’，３０’，３１’，３２’，３
３’を有しているが、第１実施例における受信部が電磁
式であるのに対し第２実施例ではパイロット圧作動式と
なっている。また、３４は通常はＡ位置にあってパイロ
ットポンプ３の調圧された油圧源が管路２６を経由して
常時接続されているが内部油路で閉路され、受信部に電
気信号が作用するとＢ位置に切換わり、Ａ位置でタンク
１０に通じる管路と接続していた管路３５，３６を管路
２６と連通させる機能を有する電磁切換弁であり、上記
の管路３５，３６は更に分岐してそれぞれ前記のリリー
フ弁の受信部２８’，２９’，３０’，３１’，３
２’，３３’に接続してある。

【００１８】以上の構成となっている第２の実施例にお
いて、自動復帰式の押釦スイッチ２３を押すと電気信号
が電磁切換弁３４の受信部に作用し、該弁３４はＡ位置
からＢ位置へと切換わり、各受信部にパイロット圧が作
用したリリーフ弁２８，２９，３０，３１，３２，３３
のリリーフ設定圧力は、それぞれ所定値だけ昇圧する。
押釦スイッチ２３から手を離すと電磁切換弁３４は再び
Ａ位置に戻り、管路３５，３６はタンク１０に通じ、各
リリーフ弁は元の通常の設定圧力に復帰することは第１
の実施例と同様であり、ここに記載した押釦スイッチ２
３、電磁切換弁３４、電気信号用の電源・電気回路およ
びパイロット圧供給用の管路３５，３６などで第２の実
施例における信号手段を形成している。上記の如く第２
の実施例は、その信号手段の構成が異るものの、その目
的、作動ともに第１の実施例と同一である。

【００１９】以上の実施例においては、ブーム，アーム
関係の回路についてのみ記述したがその他の図示しない
作業装置用アクチュエータの作動回路についても、その
装置の作動に対し静的な過負荷が発生し瞬発力が要求さ
れるときも、この発明は応用できるものであることは勿
論である。

【００２０】

【発明の効果】油圧シリンダの伸縮によりブーム・アー
ムおよびその先端部に装着した作業工具などのフロント
アタッチメントを回動させて作業を行う油圧式建設機械
に、この発明にかかる油圧回路を備えておくと、土工作
業地などの如く衝撃的負荷の発生するときには、従来の
建設機械と同様、メインリリーフ弁やオーバロードリリ
ーフ弁の作用により、フロントアタッチメントや機体の
構成部材に衝撃負荷が加わることを回避する一方、静的
な負荷時に一層強力な作動が短時間必要となる工種に対
しては、運転操作中に押釦スイッチを短時間押すだけで
メインリリーフ弁のリリーフ設定圧力を、フロントアタ
ッチメントや機体の構成部材が強度上耐えられる範囲の
所定値だけ昇圧させるから、それに比例して瞬発力が得
られると同時に、オーバロードリリーフ弁の設定圧力も
同一の所定値だけ昇圧させるので、油圧シリンダの保持
力も増大しフロントアタッチメントの如何なる作業姿勢
に対しても、中立位置にした油圧切換弁に連なる油圧シ
リンダが外力により伸縮することは低減するので作業工
具を所望の位置に確実に作動できる。また、信号発信手
段の構成部品の１つである押釦スイッチは自動復帰式と
なっており運転操作をしながら押続けることは困難であ
るから、瞬発力を発揮させた状態で連続運転することは
回避できるから機械に悪影響を与えることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の油圧回路を表す系統
図である。

【図２】この発明の第２の実施例の油圧回路を表す系統
図である。

【図３】この発明の油圧回路を備えた油圧バックホウの
好適使用例を示す側面図である。

【図４】従来の油圧バックホウによる地面下掘削状況の
１例を示す側面図である。

【図５】従来の油圧バックホウにおける油圧回路を表す
系統図である。

【符号の説明】

１３，１４ メインリリーフ弁 １７，１８，１９，２０ オーバロードリリーフ弁 ２３ 押釦スイッチ ２８，２９ メインリリーフ弁 ３０，３１，３２，３３ オーバロードリリーフ弁 ３４ 電磁切換弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧シリンダの伸縮により作業工具を装
   着したブーム・アームを回動させて作業を行なう建設機
   械における油圧シリンダ作動用油圧切換弁への圧油供給
   回路の途中にメインリリーフ弁と、該油圧シリンダの油
   室と油圧切換弁とを接続する管路の途中に設け、その異
   常圧を防止するオーバロードリリーフ弁とを備えた油圧
   回路において、オーバロードリリーフ弁のリリーフ設定
   圧力をメインリリーフ弁のそれよりも若干高圧に設定す
   るとともに、該メインリリーフ弁とオーバロードリリー
   フ弁に、上記リリーフ圧力設定手段の他に、外部からの
   信号の受信部を設け、該受信部に信号が作用するとメイ
   ンリリーフ弁およびオーバロードリリーフ弁のリリーフ
   設定圧力がそれぞれ所定値だけ昇圧する機能を付与する
   とともに、該受信部へ操作している間のみ信号を発する
   信号手段の信号を供給するがごとき信号回路を設けたこ
   とを特徴とする建設機械の油圧回路。